Les robots en essaim aident les voitures autonomes à éviter les collisions

La priorité absolue pour les entreprises qui développent des véhicules autonomes est qu’ils puissent naviguer en toute sécurité et éviter les collisions ou les embouteillages. L’Université Northwestern a rendu cette réalité plus proche avec le développement du premier algorithme décentralisé avec une garantie de collision et de blocage gratuits.

L’algorithme a été testé par les chercheurs dans une simulation de 1 024 robots, ainsi que dans un essaim de 100 robots réels en laboratoire. En moins d’une minute, les robots ont pu converger de manière fiable, sûre et efficace pour former une forme prédéterminée.

Michael Rubenstein de Northwestern a dirigé l’étude. Il est professeur de sciences informatiques à l’école d’ingénierie McCormick de Northwestern.

« Si vous avez de nombreux véhicules autonomes sur la route, vous ne voulez pas qu’ils se collisionnent ou se bloquent », a déclaré Rubenstein. « En comprenant comment contrôler nos robots en essaim pour former des formes, nous pouvons comprendre comment contrôler les flottes de véhicules autonomes lorsqu’ils interagissent les uns avec les autres. »

L’article doit être publié dans le journal IEEE Transactions on Robotics plus tard ce mois.

Il y a un avantage à utiliser un essaim de petits robots par rapport à un grand robot ou à un essaim dirigé par un robot ; il n’y a pas de contrôle centralisé. Le contrôle centralisé peut devenir une raison majeure d’échec, et l’algorithme décentralisé de Rubenstein agit comme un système de sauvegarde.

« Si le système est centralisé et qu’un robot cesse de fonctionner, alors l’ensemble du système échoue », a déclaré Rubenstein. « Dans un système décentralisé, il n’y a pas de chef qui dit à tous les autres robots ce qu’ils doivent faire. Chaque robot prend ses propres décisions. Si un robot échoue dans un essaim, l’essaim peut toujours accomplir la tâche. »

Pour éviter les collisions et les embouteillages, les robots coordonnent avec les autres. Le sol sous les robots agit comme une grille pour l’algorithme, et chaque robot est conscient de sa position sur la grille grâce à une technologie similaire au GPS.

Avant de se déplacer d’un endroit à un autre, chaque robot repose sur des capteurs pour communiquer avec les autres. En faisant cela, il peut déterminer si les autres espaces de la grille sont vides ou occupés.

« Les robots refusent de se déplacer vers un endroit jusqu’à ce que cet endroit soit libre et jusqu’à ce qu’ils sachent qu’aucun autre robot ne se déplace vers le même endroit », a déclaré Rubenstein. « Ils sont prudents et réservent un espace à l’avance. »

Les robots peuvent communiquer les uns avec les autres pour former une forme, et cela est possible grâce à la myopie des robots.

« Chaque robot ne peut percevoir que trois ou quatre de ses voisins les plus proches », a expliqué Rubenstein. « Ils ne peuvent pas voir l’ensemble de l’essaim, ce qui facilite la mise à l’échelle du système. Les robots interagissent localement pour prendre des décisions sans informations globales. »

100 robots peuvent coordonner pour former une forme en moins d’une minute, par rapport à l’heure qu’il a fallu dans certaines approches précédentes. Rubenstein veut que son algorithme soit utilisé à la fois dans les véhicules autonomes et les entrepôts automatisés.

« Les grandes entreprises ont des entrepôts avec des centaines de robots qui effectuent des tâches similaires à celles que nos robots effectuent en laboratoire », a-t-il déclaré. « Ils doivent s’assurer que leurs robots ne se collisionnent pas, mais se déplacent le plus rapidement possible pour atteindre l’endroit où ils finiront par donner un objet à un humain. »